王春偉

（百超（天津）激光技術(shù)有限公司，天津300308）

測量技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠有效提升機(jī)械制造的水平，還能提高激光切割機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品的整體質(zhì)量。因此，機(jī)械制造企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)，要重視測量技術(shù)的應(yīng)用，掌握測量技術(shù)的要點(diǎn)，做好零件幾何測量等工作，保證機(jī)械安裝的精準(zhǔn)度。

1 測量技術(shù)簡述

測量技術(shù)能夠按照生產(chǎn)要求測量構(gòu)筑物等的平面位置和高程并標(biāo)定，以便為后續(xù)機(jī)械加工、生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，在機(jī)械生產(chǎn)制造過程中，測量技術(shù)起到指導(dǎo)和銜接各個(gè)工序的作用。另外，社會(huì)發(fā)展水平的提升，提高了人們對測量精準(zhǔn)度的要求，測量技術(shù)的應(yīng)用一方面滿足了人們對測量準(zhǔn)確性的要求，進(jìn)一步促進(jìn)人類的進(jìn)步，提升機(jī)械生產(chǎn)的精準(zhǔn)度，提高了機(jī)械生產(chǎn)效率。

2 測量技術(shù)在機(jī)械制造生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 在線測量技術(shù)在機(jī)械制造生產(chǎn)中的應(yīng)用。開展機(jī)械制造加工生產(chǎn)工作期間，相關(guān)人員要重視在線測量技術(shù)，以期提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低機(jī)械加工成本。相較于傳統(tǒng)的測量方式而言，在線測量技術(shù)不僅保證產(chǎn)品加工生產(chǎn)質(zhì)量，還能準(zhǔn)確判斷零件加工的精準(zhǔn)度，判斷零件是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)零件生產(chǎn)中存在的問題制定針對性的解決措施，提升零件加工的水平。另外，機(jī)械加工過程中需要進(jìn)行測量工作，測量與加工本身為密不可分的關(guān)系，測量和加工要在不同機(jī)械設(shè)備上進(jìn)行，這一情況在一定程度上降低了機(jī)械加工工作的效率。在線測量技術(shù)將機(jī)械加工制造與測量技術(shù)充分的結(jié)合在一起，準(zhǔn)確測量零件的精準(zhǔn)度，能夠保證測量與加工同時(shí)作業(yè)，提升機(jī)械加工生產(chǎn)的效率。開展機(jī)械加工過程中，采用在線測量技術(shù)能夠有效測量零件的圓度、平面度、同軸度等參數(shù)，現(xiàn)在我國很多企業(yè)制造加工機(jī)械過程中，都會(huì)將激光切割機(jī)與在線測量技術(shù)結(jié)合在一起，在激光切割機(jī)上安裝測量傳感器，磨削、車削過程中實(shí)現(xiàn)零件測量，不僅能夠有效提升機(jī)械加工的效率，還能最大程度上降低不合格零件出現(xiàn)的概率。

制作加工機(jī)械環(huán)境較為復(fù)雜，機(jī)床震動(dòng)和溫度變化等都會(huì)對測量工作質(zhì)量造成影響，這些都給測量傳感器質(zhì)量提出了更高的要求，要求測量傳感器不僅要具有較高的抗干擾能夠，還必須具有能夠快速測量零件參數(shù)的功能，最大程度上減少溫度等對零件材料質(zhì)量造成的影響。現(xiàn)在我國很多企業(yè)制作加工機(jī)械過程中，采用的在線測量傳感器一般為超聲波式傳感器、電子式傳感器、機(jī)械式傳感器、光學(xué)式傳感器、氣動(dòng)傳感器，其中機(jī)械式傳感器對周圍環(huán)境要求最低，數(shù)據(jù)處理程度較為簡單，激光切割機(jī)進(jìn)行磨削和車削過程中，機(jī)械式傳感器都會(huì)采用直接接觸的方式測量零件數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與接觸點(diǎn)的磨損程度有著密切關(guān)系；電子式傳感器能夠準(zhǔn)確測量零件的圓度和直徑，采用的傳感器一般為電容傳感器和電感，相較于機(jī)械式傳感器而言，這種傳感器本身具有測量誤差較小、船帆器的測量范圍有限的特點(diǎn)；超聲波測量傳感器能夠在激光切削機(jī)運(yùn)行過程中對零件進(jìn)行在線測量，這種測量方式的穩(wěn)定性較高；光學(xué)式傳感器是所有傳感器中應(yīng)用范圍最廣大，主要用于激光切割機(jī)磨削、車削加工操作過程中，能夠有效測量零件的直徑，并且還能銑削期間準(zhǔn)確測量零件的平面度誤差。但是，這種傳感器應(yīng)用過程中會(huì)受到周圍環(huán)境的影響；氣動(dòng)式傳感器主要用于非接觸測量中，在多種機(jī)械加工中都得到廣泛應(yīng)用。這種傳感器本身具有測量間隙較大的缺點(diǎn)，會(huì)對測量工作的精準(zhǔn)度造成較大影響。

2.2 離線測量技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用。開展機(jī)械加工測量過程中，除了上述在線測量技術(shù)而言，還包括很多離線測量技術(shù)，由于機(jī)械加工環(huán)境較為復(fù)雜，部分兩件無法在加工過程中測量，只能采用離線測量技術(shù)開展測量工作，現(xiàn)在我國很多較為復(fù)雜的零件加工期間都會(huì)采用離線測量技術(shù)。另外，離線測量技術(shù)應(yīng)用過程中，需要將工件轉(zhuǎn)移到專門的夾具中，采用專業(yè)的千分表、測量儀、卡尺等開展測量工作，傳統(tǒng)離線測量技術(shù)需要采用人工開展測量工作，這種測量方式本身具有效力較低的特點(diǎn)，并且對操作人員專業(yè)素質(zhì)要求較高，為了更好的滿足人們對高精度測量的要求，現(xiàn)在我國很多機(jī)械加工企業(yè)，開展零件測量工作時(shí)，都會(huì)采用激光干涉儀、三坐標(biāo)測量機(jī)，工業(yè)攝影測量系統(tǒng)、手持激光掃描儀等。

2.2.1 三坐標(biāo)測量機(jī)。三坐標(biāo)測量機(jī)是一種基于坐標(biāo)測量的通用化數(shù)字測量設(shè)備，不能直接應(yīng)用于零件測量工作中，主要通過測量零件上的特點(diǎn)收集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后通過空間坐標(biāo)值間接計(jì)算零件集合參數(shù)，并計(jì)算零件本身的變形誤差。另外，三坐標(biāo)測量機(jī)主要應(yīng)用于零件的評定、快速和準(zhǔn)確測量中，比如：箱體的孔徑、孔位、汽車外擴(kuò)等尺寸檢查中都可以應(yīng)用三坐標(biāo)測量機(jī)。

2.2.2 激光干涉儀。激光干涉儀應(yīng)用于制作加工機(jī)械中，主要采用光干涉的方式測量零件長度，本身為高精密度設(shè)備，運(yùn)用邁克耳遜干涉系數(shù)開展測量工作，并配合反射鏡、折射鏡測量零件的角度、速度、反射度、平行度等參數(shù)，相較于其他離線測量方式而言，激光干涉儀本身具有穩(wěn)定性較高、精度較高等的特點(diǎn)，應(yīng)用于機(jī)械制造中，不僅能夠有效提升激光切割機(jī)的精準(zhǔn)度，還能補(bǔ)償激光切割機(jī)的誤差，提高零件的精準(zhǔn)度和質(zhì)量。

2.2.3 手持式掃描儀。制作加工機(jī)械過程中，應(yīng)用手持式掃描儀能夠集中采集零件數(shù)據(jù)，采用三維激光掃描技術(shù)，運(yùn)用激光測距原理，采用高頻脈沖的方式采集零件的空間位置信息。除此之外，手持式掃描儀還能高效采集零件的紋理、反射率等信息，作為三維掃描技術(shù)的載體，手持式掃描儀具有自定位、高精度、高分辨率、廉價(jià)等多種優(yōu)勢，主要用于與汽車制造、模具制造行業(yè)，能夠有效檢測產(chǎn)品的質(zhì)量，提升產(chǎn)品修復(fù)效果，在逆向工程中手持式掃描儀的應(yīng)用范圍最廣，能夠準(zhǔn)確獲取零件的數(shù)據(jù)信息。

2.2.4 工業(yè)攝影測量系統(tǒng)。工業(yè)攝影測量系統(tǒng)應(yīng)用過程中，主要采用工業(yè)攝影測量技術(shù)，能夠準(zhǔn)確對零件進(jìn)行量測，通過拍攝目標(biāo)的方式計(jì)算出零件的三維坐標(biāo)，運(yùn)用多角度、時(shí)刻多幅圖像后方交會(huì)方式，明確零件的標(biāo)志點(diǎn)，從而能夠獲取目標(biāo)不同時(shí)刻的三維形態(tài)變量，相較于其他測量方式而言，工業(yè)攝影測量系統(tǒng)本身具有尺度擴(kuò)展性好、非接觸式測量、實(shí)時(shí)性、測量速度較快等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于飛機(jī)、船舶、車輛等機(jī)械制造業(yè)中，能夠有效提升零件加工的精準(zhǔn)度，比如：進(jìn)行飛機(jī)外形測量過程中，可以應(yīng)用工業(yè)攝影測量系統(tǒng)，多角度拍攝飛機(jī)部件的外形，并準(zhǔn)確利用目標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)建立三維坐標(biāo)，以便為后續(xù)兩件加工提供數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)，進(jìn)行全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中，也可以運(yùn)用工業(yè)攝影測量系統(tǒng)測量全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)位移，以期能夠準(zhǔn)確獲取飛機(jī)結(jié)構(gòu)三維變形量數(shù)據(jù)。

2.3 納米位移測量技術(shù)。在機(jī)械制造中，納米位移測量技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造業(yè)一次質(zhì)的飛躍。納米位移測量技術(shù)是建立在雙頻激光技術(shù)的基礎(chǔ)上，在測量時(shí)，通過其所合成波長，區(qū)分干涉條紋，進(jìn)而確定測量的數(shù)據(jù)，一方面，有效地?cái)U(kuò)大了測量范圍，解決了微運(yùn)動(dòng)的技術(shù)問題，另一方面，提高測量的超高精度，通常情況下，其進(jìn)行的位移測量，精度達(dá)到納米級、范圍擴(kuò)大到毫米量程。

2.4 激光器測量技術(shù)。在機(jī)械制造中，激光器測量技術(shù)的應(yīng)用，使得機(jī)械測量的線性度、量程能為精度都有了很大的進(jìn)步和改進(jìn)，通過激光器能夠有效提高聚物測量精密度，目前，這種技術(shù)還要深入研究中，比如當(dāng)前建立在正交偏振激光器上，所研發(fā)出的各種測量儀器，這些測量儀器在應(yīng)用過程中，不僅操作簡便，而且測量精度極高，能夠有效提升機(jī)械制造測量水平。

2.5 超精密儀器核心技術(shù)。這種測量的應(yīng)用主查將儀器與測量技術(shù)進(jìn)行了完美的融合，在機(jī)械制造中，形成一個(gè)完備的制造系統(tǒng)，從而來滿足所需要的測量精度。比如Walter 公司在機(jī)械制造中所使用的刀具萬能測量儀，既滿足了非接觸性測量，又可以實(shí)現(xiàn)測量自動(dòng)化，使得機(jī)件在生產(chǎn)過程中，加強(qiáng)對相關(guān)參數(shù)的修正，使得零廢品制造目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為可能。因此，要加大這種技術(shù)的研究和開發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滿足測量技術(shù)的不斷發(fā)展，為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論

機(jī)械制造過程中經(jīng)常會(huì)應(yīng)用測量技術(shù)，常見的測量技術(shù)主要包括：納米位移測量技術(shù)、激光器測量技術(shù)、在線在機(jī)測測量技術(shù)等，主要用于設(shè)備安裝等工序中，能夠降低大型機(jī)械安裝的準(zhǔn)確性和快捷性，提升機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。